JP2006158018A - かご形誘導電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動機の大幅な設計変更や起動器側の回路変更を要することなく、低コストで始動電流の低減が図れ、またバランス調整を容易にするかご形誘導電動機を提供する。
【解決手段】 フレーム１の内周に固定子２が設けられ、この固定子２の内側にシャフト４１を介して支持され所定の間隔を隔てて配設されたかご形回転子４が設けられる。かご形回転子４は鉄心４２のスロットに導体が挿入され、その軸方向両側に短絡環４３が接続固定されている。このかご形回転子４の短絡環４３の近傍に磁性体５が設けられ、始動時にこの磁性体５に漏れ磁束が流れて漏洩リアクタンスが増加するように構成されている。
また、磁性体の形状を動バランス調整用のバランス板を兼ねて円板状や円盤状の一部を 切欠いた円環状とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固定子の内側に所定の間隔を隔てて配設されたかご形回転子を有するかご形誘導電動機に関するものである。

誘導電動機は、固定子が略円筒状のフレームの内側に固定され、回転子がフレームに回転自在に軸支されたシャフトを介して支持されるとともに固定子の内側に所定の間隔を隔てて配設された構造をなしており、固定子巻線に交流電圧が加えられると、電磁誘導作用によって回転子巻線に電力が供給されて回転子が回転する。固定子と回転子は、それぞれけい素鋼板を打ち抜き積層した鉄心のスロットにそれぞれ独立した巻線を施してなり、そのうち、大きな駆動トルクを必要とする場合や起動頻度の高い負荷を駆動するような場合等においては、回転子の鉄心のスロットに電線を巻き付ける構成の巻線を施さずに、鉄心のスロットに銅棒を通して各導体の両端部を短絡環で接続固定した構造のかご形誘導電動機が採用されている。

ところで、このかご形誘導電動機は、始動電流が電動機固有のリアクタンスにより決まり、電動機単体による始動電流の低減方法がなく、始動電流を低減させるには、電動機の設計変更が必要であった。また起動器側で減電圧起動したり、定格より低電圧で起動させたりするなどして始動電流を低減する方法もあるが、起動器側の回路構成が複雑となり、コストが増大するという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、電動機の大幅な設計変更や起動器側の回路変更を要することなく、低コストで始動電流の低減が図れるかご形誘導電動機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため本発明のかご形誘導電動機は、フレームと、このフレーム内に設けられた固定子と、フレームに回転自在に軸支されたシャフトを介して支持され固定子の内側に所定の間隔を隔てて配設されるとともに軸方向両側に短絡環を有するかご形回転子と、このかご形回転子の短絡環の近傍に設けられた磁性体とを具備してなることを特徴とする。

また、磁性体の取り付けは、一般に磁性体とシャフトとの嵌合により取り付けされるが、低温で運転されるサブマージポンプ用も同様に、低温度の環境下での磁性体とシャフトの膨張率の違いによる嵌合で取り付けられるため、常温では磁性体の膨張率がシャフトより大きいためこの嵌合が緩くなるので、磁性体が移動しないように固定する必要がある。

本発明によれば、かご形回転子の短絡環の近傍に磁性体を設けて漏洩リアクタンスを増加させる簡単な構成により、電動機の大幅な設計変更や起動器側の回路変更を要することなく、低コストで始動電流を低減することができる。

以下本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明における第１の実施の形態にかかるかご形誘導電動機の上側半分を断面して示す正面図である。図２（ａ）ないし（ｄ）は本発明で使用される磁性体の異なる構成例を示す側面図である。図1および図２において、かご形誘導電動機は、略円筒状をなすフレーム１の内周面に固定子２が設けられ、またフレーム１の軸方向両側に設けられた軸受３，３に、かご形回転子４のシャフト４１が回転自在に軸支され、固定子２の内周面とかご形回転子４の外周面とが所定の間隔を隔てた構造をなしている。

フレーム１の内周部に設けられた固定子２は、けい素鋼板を打ち抜き積層した鉄心２２およびこの鉄心２２のスロット（図示せず）内に設けられた固定子巻線２３とからなる。かご形回転子４は、シャフト４１の周囲にけい素鋼板を打ち抜き積層した鉄心４２を嵌合し、この鉄心４２のスロット（図示せず）に軸方向に沿って複数の導体（図示せず）を貫通させ、それらの軸方向両端部に円環状短絡環４３を接続固定したかご形の構成をなしている。このかご形回転子４の短絡環４３の近傍には、鉄、ニッケルなどからなる磁性体５がシャフト４１に嵌合により取り付けられている。磁性体５は、図２（ａ）に示すように円板状に形成されているが、図２（ｂ）に示すように外周縁に全周にわたって鍔部５ａを形成した円板状で形成してもよい。なお、図中６は、フレーム１の外周面に設けられた冷却用のフィン、７はシャフト４１の軸方向端部に設けられた冷却用のファンである。

このような構造のかご形誘導電動機は、固定子巻線２３に交流電圧を加えると回転磁界が発生し、電磁誘導作用によってかご形回転子４が回転する。磁性体５は、固定子巻線２３の軸方向両側に位置する短絡環４３と対向し、短絡環４３に当接ないしは接近した状態でシャフト４１に取り付け固定されているので、かご形回転子４が回転する際に磁性体５を介して漏れ磁束が流れ、この漏れ磁束の流れにより、固定子巻線２３の漏洩リアクタンスが増加して始動電流が低減されることになる。

磁性体５と短絡環４３との離間距離により漏れ磁束が変化し始動電流を変化させることができるので、磁性体５の取り付け位置、言い換えれば短絡環４３との間隔を変えることで始動電流を調整することができる。

表１はかご形回転子４のシャフト４１に固定された磁性体５と鉄心４２の軸方向外側に位置する短絡環４３との離間距離（ｍｍ）による始動電流の変化を測定したものである。なお、始動電流は従来の磁性体なしを１として対比したもので、表１から明らかなように、磁性体５を設けていない場合よりも磁性体５を設けた方が始動電流を低減でき、しかも離間距離が小さいほど始動電流を低減できることがわかる。

したがって、かご形回転子４の近傍に磁性体５を配設する簡単な構成で、電動機の設計変更や始動器回路の構成変更などの複雑な手間を要せずして、低コストでかご形誘導電動機の始動電流を低減することができる。

なお。磁性体５は、図２（ｃ）に示すように円板状の外周縁に周方向に間隔をおいて切り欠き５１を形成したり、図２（ｄ）に示すように円板状の内周縁に周方向に間隔をおいて切り欠き５２を形成したりすることができる。磁性体５をシャフト４１に取り付けた場合には、かご形回転子４と磁性体５とが回転体として一体化し、その磁性体５の形状によりかご形回転子４に対する動バランス調整のバランス板としての機能を兼ねさせることができ、始動電流を低減でき、容易にバランス調整が可能で、かご形回転子３をバランスよく回転させることができる。

図３は本発明における第２の実施の形態にかかるかご形誘導電動機を断面して示す正面図である。図１と同一部品には同一符号を付した図３において、本実施の形態は、サブマージドポンプ用のように低温で運転されるかご形誘導電動機に採用するに適した構成を有するものである。運転される低温化の環境下での嵌合を考慮しているため、磁性体５がシャフト４１より膨張率が大きいので嵌合のみで取り付けられていると、常温下では、この嵌合が緩くなってガタが発生するおそれがある。そこで本実施の形態では、磁性体５に段付き部５３を形成し、この段付き部５３に、周方向に１ないし２個の放射方向に延びるボルト孔を形成し、これらのボルト孔に六角穴付きボルト８を挿入しシャフト４１に螺合して磁性体５を嵌合とネジ部品によりシャフト４１に取り付けるようにしたものである。このようにすれば、常温での組み立てにおいて、嵌合が緩くなった状態でも磁性体を取り付けることができる。

本発明における第１の実施の形態にかかるかご形誘導電動機の上側半分を断面して示す正面図である。 （ａ）ないし（ｄ）はそれぞれ磁性体の異なる構成例を示す側面図である。 本発明における第２の実施の形態にかかるかご形誘導電動機を断面して示す正面図である。

符号の説明

１…フレーム
２…固定子
３…軸受
４…かご形回転子
５…磁性体
５ａ…鍔部
６…フィン
７…ファン
８…六角穴付きボルト
２２…鉄心
２３…固定子巻線
４１…シャフト
４２…鉄心
４３…短絡環
５１，５２…切り欠き
５３…段付き部

Claims (4)

1. フレームと、このフレーム内に設けられた固定子と、前記フレームに回転自在に軸支されたシャフトを介して支持され前記固定子の内側に所定の間隔を隔てて配設されるとともに軸方向両側に短絡環を有するかご形回転子と、このかご形回転子の前記短絡環の近傍に設けられた磁性体とを具備してなるかご形誘導電動機。
2. 前記磁性体が、前記かご形回転子の短絡環に近接または当接した状態で前記シャフトに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のかご形誘導電動機。
3. 前記磁性体が、前記短絡環と対向する円板状または一部が切り欠かれた円板状をなしていて、前記かご形回転子の動バランス調整のバランス板を兼ねていることを特徴とする請求項１または２に記載のかご形誘導電動機。
4. 前記磁性体が、前記シャフトに嵌合およびねじ部品により取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のかご形誘導電動機。

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